java中常用的加密方法

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加密介绍

在对用户的一些重要信息和隐私信息，或者是公司的信息进行保存的时候，又或者是在发送信息的时候，我们不希望别人能看见这些信息
是什么东西，或者是被别人抓包获取或者是截取到信息时，是一些意义不明的字符，所以也就需要加密方法。

加密，是以某种特殊的算法改变原有的信息数据，使得未授权的用户即使获得了已加密的信息，但因不知解密的方法，仍然无法了解信息
的内容。

越重要的信息，所需要的加密算法就越是复杂，计算量就越大，时间就越长，破解也就越麻烦。

加密的分类

加密分为单向加密以及双向加密，而双向加密又分为对称加密和非对称加密。

单向加密：是对信息进行了摘要计算，不能通过算法生成明文，单向加密从严格意思上说不能算是加密的一种，应该算是摘要算法。
双向加密：明文加密后形成密文，可以通过算法还原成明文。
对称加密：双方使用的秘钥是同一把秘钥。
非对称加密：双方使用的是不同的秘钥，或者是都有各自的一把钥匙。

单向加密

java的jdk中有提供基础的加密算法，在Apache公司提供的org.apache.commons.codec里，基本使用jdk的加密方法就够了。

Base64加密

采用Base64编码具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。就是将信息每个字符都转变成定义的64个字符，这样就隐藏了信息。

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package com.amuro.strategy.base64;
 
import java.util.Base64;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
/**
 * Base64算法基于64个基本字符，加密后的string中只包含这64个字符
 *
 */
public class Base64Strategy implements IStrategy
{
 public String encode(String src)
 {
 byte[] encodeBytes = Base64.getEncoder().encode(src.getBytes());
 return new String(encodeBytes);
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 byte[] decodeBytes = Base64.getDecoder().decode(src.getBytes());
 return new String(decodeBytes);
 }
}

md5消息摘要

消息摘要（Message Digest）又称为数字摘要(Digital Digest)。它是一个唯一对应一个消息或文本的固定长度的值，它由一个单向Hash加密函数
对消息进行作用而产生。HASH函数的抗冲突性使得如果一段明文稍有变化，哪怕只更改该段落的一个字母，通过哈希算法作用后都将产生不同的值。而
HASH算法的单向性使得要找到哈希值相同的两个不同的输入消息，在计算上是不可能的。所以数据的哈希值，即消息摘要，可以检验数据的完整性。

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package com.amuro.strategy.message_digest;
 
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
/**
 * 消息摘要算法
 *
 */
public class MD5Strategy implements IStrategy
{
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
  byte[] encodeBytes = md.digest(src.getBytes());
 
  return Hex.encodeHexString(encodeBytes);
 }
 catch (NoSuchAlgorithmException e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 throw new RuntimeException("MD5 no decode");
 }
 
}

sha-1消息摘要

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package com.amuro.strategy.message_digest;
 
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
/**
 * 安全散列算法
 *
 */
public class SHAStrategy implements IStrategy
{
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");
  md.update(src.getBytes());
  return Hex.encodeHexString(md.digest());
 }
 catch (NoSuchAlgorithmException e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 throw new RuntimeException("SHA no decode");
 }
 
}

对称加密

DES

DES，全称为“Data Encryption Standard”，中文名为“数据加密标准”，是一种使用密钥加密的块算法。DES 算法为密码体制中的对称密码体制，又被
称为美国数据加密标准，是 1972 年美国 IBM 公司研制的对称密码体制加密算法。 明文按 64 位进行分组，密钥长 64 位，密钥事实上是 56 位参与
DES 运算（第8、16、24、32、40、48、56、64 位是校验位， 使得每个密钥都有奇数个 1）分组后的明文组和 56 位的密钥按位替代或交换的方法形成
密文组的加密方法。

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package com.amuro.strategy.des;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
public class DESStrategy implements IStrategy
{
 private Cipher cipher;
 private SecretKey generateKey;
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES");
  keyGenerator.init(56);//size
  SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
  byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded();
 
  DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(keyBytes);
  SecretKeyFactory secretKeyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
  generateKey = secretKeyFactory.generateSecret(desKeySpec);
 
  cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generateKey);
  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(src.getBytes());
 
  return Hex.encodeHexString(resultBytes);
 }
 catch (Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 try
 {
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generateKey);
  byte[] result = Hex.decodeHex(src.toCharArray());
  return new String(cipher.doFinal(result));
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
}

3DES3DES

Triple DES，中文名“三重数据加密算法”，它相当于是对每个数据块应用三次 DES 加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版 DES 密码的密
钥长度变得容易被暴力破解；3DES 即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加 DES 的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新
的块密码算法。

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package com.amuro.strategy.des;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESedeKeySpec;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
public class _3DESStrategy implements IStrategy
{
 private Cipher cipher;
 private SecretKey generateKey;
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede");
  keyGenerator.init(168);//size
  SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
  byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded();
 
  DESedeKeySpec desKeySpec = new DESedeKeySpec(keyBytes);
  SecretKeyFactory secretKeyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede");
  generateKey = secretKeyFactory.generateSecret(desKeySpec);
 
  cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generateKey);
  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(src.getBytes());
 
  return Hex.encodeHexString(resultBytes);
 }
 catch (Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 try
 {
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generateKey);
  byte[] result = Hex.decodeHex(src.toCharArray());
  return new String(cipher.doFinal(result));
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
}

AESAES

全称为“Advanced Encryption Standard”，中文名“高级加密标准”，在密码学中又称 Rijndael 加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标
准。AES 加密算法作为新一代的数据加密标准汇聚了强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。AES 设计有三个密钥长度：128，192，256 位。
相对而言，AES 的 128 密钥比 DES 的 56 密钥强了 1021 倍。

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package com.amuro.strategy.des;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
public class AESStrategy implements IStrategy
{
 private Cipher cipher;
 private SecretKey generateKey;
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
  keyGenerator.init(128);//size
  SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
  byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded();
 
  generateKey = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
 
  cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generateKey);
  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(src.getBytes());
 
  return Hex.encodeHexString(resultBytes);
 }
 catch (Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 try
 {
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generateKey);
  byte[] result = Hex.decodeHex(src.toCharArray());
  return new String(cipher.doFinal(result));
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
}

PBE

PBE，全称为“Password Base Encryption”，中文名“基于口令加密”，是一种基于密码的加密算法，其特点是使用口令代替了密钥，
而口令由用户自己掌管，采用随机数杂凑多重加密等方法保证数据的安全性。PBE算法没有密钥的概念，把口令当做密钥了。因为密钥
长短影响算法安全性，还不方便记忆，这里我们直接换成我们自己常用的口令就大大不同了，便于我们的记忆。但是单纯的口令很容易
被字典法给穷举出来，所以我们这里给口令加了点“盐”，这个盐和口令组合，想破解就难了。同时我们将盐和口令合并后用消息摘要算
法进行迭代很多次来构建密钥初始化向量的基本材料，使破译更加难了。

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package com.amuro.strategy.pbe;
 
import java.security.SecureRandom;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;
import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
/**
 * 基于口令的加密（password），对称 + 消息摘要
 *
 */
public class PBEStrategy implements IStrategy
{
 private Cipher cipher;
 private SecretKey generateKey;
 private PBEParameterSpec pbeParameterSpec;
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
  byte[] salt = secureRandom.generateSeed(8);
 
  String password = "amuro";
  PBEKeySpec pbeKeySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
  SecretKeyFactory secretKeyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("PBEWITHMD5andDES");
  generateKey = secretKeyFactory.generateSecret(pbeKeySpec);
 
  pbeParameterSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);
  cipher = Cipher.getInstance("PBEWITHMD5andDES");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generateKey, pbeParameterSpec);
  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(src.getBytes());
  return Hex.encodeHexString(resultBytes);
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 try
 {
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generateKey, pbeParameterSpec);
  byte[] result = Hex.decodeHex(src.toCharArray());
  return new String(cipher.doFinal(result));
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
}

非对称加密

非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，分别是公钥和私钥。需要注意的一点，这个公钥和私钥必须是一对的，如果用公钥对数据进行加
密，那么只有使用对应的私钥才能解密，反之亦然。由于加密和解密使用的是两个不同的密钥，因此，这种算法叫做非对称加密算法。

RSA

在 1978 年的时候，RSA就已经出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。其原理就如上面
的工作过程所述。RSA 算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将
乘积公开作为加密密钥。

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package com.amuro.strategy.asymmetric;
 
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
 
import javax.crypto.Cipher;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
public class RSAStrategy implements IStrategy
{
 private RSAPublicKey rsaPublicKey;
 private RSAPrivateKey rsaPrivateKey;
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  //初始化密钥
  KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
  keyPairGenerator.initialize(512);
  KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
  rsaPublicKey = (RSAPublicKey)keyPair.getPublic();
  rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();
 
  //私钥加密 公钥解密
  PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec
  = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
  PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
  Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(src.getBytes());
 
  //私钥解密 公钥加密
//  X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec =
//   new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
//  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
//  PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
//  Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
//  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
//  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(src.getBytes());
 
  return Hex.encodeHexString(resultBytes);
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 try
 {
  //私钥加密 公钥解密
  X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec =
   new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
  PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
  Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(Hex.decodeHex(src.toCharArray()));
 
  //私钥解密 公钥加密
//  PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec
//  = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
//  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
//  PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
//  Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
//  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
//  byte[] resultBytes = cipher.doFinal(Hex.decodeHex(src.toCharArray()));
 
  return new String(resultBytes);
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 return null;
 }
 
}

DH算法

DH，全称为“Diffie-Hellman”，他是一种确保共享KEY安全穿越不安全网络的方法，也就是常说的密钥一致协议。由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和
Hellman所提出的一种思想。简单的说就是允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成“一致”的、可以共享的密钥。也就是由甲方产出一对密钥（公钥、私钥），
乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对（公钥、私钥）。以此为基线，作为数据传输保密基础，同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥（SecretKey）对
数据加密。这样，在互通了本地密钥（SecretKey）算法后，甲乙双方公开自己的公钥，使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据，同时可以使用对方的公
钥和自己的私钥对数据解密。不单单是甲乙双方两方，可以扩展为多方共享数据通讯，这样就完成了网络交互数据的安全通讯！

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package com.amuro.strategy.asymmetric;
 
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Objects;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyAgreement;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;
import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
 
import com.amuro.strategy.IStrategy;
 
public class DHStrategy implements IStrategy
{
 private Cipher cipher;
 private SecretKey receiverSecretKey;
 
 public String encode(String src)
 {
 try
 {
  //初始化发送方密钥
  KeyPairGenerator senderKeyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
  senderKeyPairGenerator.initialize(512);
  KeyPair senderkeyPair = senderKeyPairGenerator.generateKeyPair();
  PrivateKey senderPrivateKey = senderkeyPair.getPrivate();
  byte[] senderPublicKeyBytes = senderkeyPair.getPublic().getEncoded();//发送方的公钥
 
  //初始化接收方密钥,用发送方的公钥
  KeyFactory receiverKeyFactory = KeyFactory.getInstance("DH");
  X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(senderPublicKeyBytes);
  PublicKey receiverPublicKey = receiverKeyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
  DHParameterSpec dhParameterSpec =
   ((DHPublicKey)receiverPublicKey).getParams();
  KeyPairGenerator receiverKeyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
  receiverKeyPairGenerator.initialize(dhParameterSpec);
  KeyPair receiverKeyPair = receiverKeyPairGenerator.generateKeyPair();
  PrivateKey receiverPrivateKey = receiverKeyPair.getPrivate();
  byte[] receiverPublicKeyBytes = receiverKeyPair.getPublic().getEncoded();
 
  KeyAgreement receiverKeyAgreement = KeyAgreement.getInstance("DH");
  receiverKeyAgreement.init(receiverPrivateKey);
  receiverKeyAgreement.doPhase(receiverPublicKey, true);
  receiverSecretKey = receiverKeyAgreement.generateSecret("DES");
 
  //发送方拿到接收方的public key就可以做加密了
  KeyFactory senderKeyFactory = KeyFactory.getInstance("DH");
  x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(receiverPublicKeyBytes);
  PublicKey senderPublicKey = senderKeyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
  KeyAgreement senderKeyAgreement = KeyAgreement.getInstance("DH");
  senderKeyAgreement.init(senderPrivateKey);
  senderKeyAgreement.doPhase(senderPublicKey, true);
  SecretKey senderSecretKey = senderKeyAgreement.generateSecret("DES");
 
  if(Objects.equals(receiverSecretKey, senderSecretKey))
  {
  cipher = Cipher.getInstance("DES");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, senderSecretKey);
  byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes());
  return Hex.encodeHexString(result);
  }
 
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
 public String decode(String src)
 {
 try
 {
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, receiverSecretKey);
  byte[] result = Hex.decodeHex(src.toCharArray());
  return new String(cipher.doFinal(result));
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return null;
 }
 
}

数字签名证书

非对称加密已经灰常安全了，但是还有一个破绽：
服务器A公布了自己的公钥，我的电脑是用服务器A的公钥加密数据后再发给服务器A的；这时候服务器B侵入了我的电脑，把我用来加密的公钥换成了它的公钥，于是我发出去的数据就会被服务器B的私钥破解了。肿么防止公钥被篡改呢？
对，我们想到了前面的消息摘要，服务器A把公钥丢给我的时候，同时去CA申请一份数字证书，其实主要就是公钥的消息摘要，有了这份证书，当我再用公钥加密的时候，我就可以先验证一下当前的公钥是否确定是服务器A发送给我的。
这里就贴一种RSA的：

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package com.amuro.strategy.signature;
 
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
 
public class RSASign
{
 public static boolean verifySign(String src)
 {
 try
 {
  KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
  keyPairGenerator.initialize(512);
  KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
  PublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey)keyPair.getPublic();
  PrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();
 
  PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec
  = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
  PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
  Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");
  signature.initSign(privateKey);
  signature.update(src.getBytes());
  //生成签名bytes
  byte[] signBytes = signature.sign();
 
  X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec =
   new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
  keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
  PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
  signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");
  signature.initVerify(publicKey);
  signature.update(src.getBytes());
  boolean isVerified = signature.verify(signBytes);
 
  return isVerified;
 }
 catch(Exception e)
 {
  e.printStackTrace();
 }
 
 return false;
 }
 
}